ДОМ ИЗ САМАНА

ТЕРМАЛЬНАЯ МАССА

Термальная масса обозначает общее количество тепла, которое может содержать твердое тело при определенной температуре. В жаркий солнечный день саман обеспечивает массу для хранения тепла солнечных лучей, до тех пор, пока ночью температура не упадет. Земля может сберегать это бесплатное тепло на протяжении часов или дней. Это свойство наиболее полезно в местах, где жаркие дни и прохладные ночи, или в умеренном морском климате, или там, где холодные ночи перемежаются с хорошими солнечными днями, даже если днем холодно.

Чтобы использовать свой истинный потенциал, саман нужно нагреть на солнце и остудить естественным образом, как и с прессованной землёй или кирпичом-сыр­цом (адоб). Здания из тяжелой каменной кладки, которые содержат термальную массу в своих первичных материалах, наиболее эффективны, если жильцы дают возможность солнечным лучам проникать внутрь, а потом сберегают тепло. При про­никновении или попадании прямых солнечных лучей на стены Вашего тяжелого до­ма тепло поглощается конструкцией. Эта термальная губка предотвращает перегрев здания во время повышения дневной температуры. Полученное тепло потом мед­ленно выпускается наружу, обеспечивая мягкое незаметное тепло прохладными ве­черами, когда оно больше всего необходимо. Мы должны четко оговорить: земляные стены не очень хорошо предотвращают потерю тепла, но это не имеет большого зна­чения, поскольку они могут хранить много тепла на протяжении нескольких дней или даже недель, в зависимости от толщины. Обогрев массы обычными солнечными лу­чами - это базовый принцип использования солнечного коллектора, жизнеспособно­го в любом здании, построенном из земли, практически во всех нетропических
климатах. Долгосрочные дивиденды использования дизайна солнечного коллектора настолько велики, что Вы бы обсчитали себя и ограбили своих потомков, если бы строили любым другим способом.

Существует различие между холодной погодой, холодным климатом и ощущением холода. Дома не ощущают холода, его могут ощущать только люди - домам все равно. Когда мы говорим, что проблема в холодном климате, мы обычно имеем в виду, что иногда нам слишком холодно.

Многие из нас живут в местах, где тепло или солнечно днем, возможно, чересчур жарко, а потом ночью становится дискомфортно холодно. Тяжелое здание, ориенти­рованное на юг, может вбирать и сохранять бесплатное тепло в дневное время, обог­ревая нас ночью без ущерба для нашей чековой книжки или окружающей среды.

Предположим, просто в качестве аргумента, Вы чувствуете себя наиболее комфортно при температурах 18-24 градусов. Предположим, что сегодня температура колеблется от 7 до 35 градусов. Если бы Вы находились на улице, в послеобеденное время был бы период, когда Вам было бы на 6 градусов жарче, чем надо, а позже ночью - на 6 градусов холоднее, чем надо. Тяжелый саманный дом может защитить Вас от этих экстремальных условий тем, что дом постоянно будет между 18 и 24 градусами. Если он очень тяжелый, в нём в среднем будет 21 градус без дополнительного отопления или охлаждения, даже без окон. Если в конструкции ещё есть окна, выходящие на юг, солнце, которое проходит через них, повысит среднюю температуру, как днем, так и ночью. Но чтобы это сделать, термальная масса центральной части здания должна быть чувствительной и достаточно тяжелой, чтобы впитать и сберечь тепло.

В Северной Америке большинство людей живет в деревянных каркасных до­мах. Когда на улице морозно, мы включаем отопление. Когда слишком жарко, авто­матически включается кондиционер. Мы покупаем энергию для отопления и охлаж­дения у большой корпорации. Корпорация делает на этом деньги, поэтому иногда она занимается такой деятельностью, которая нам не нравится, и против которой мы протестуем. Например, строительством атомной станции, дамбы на древней реке или кражей угля у индейцев Наваха. И все же кондиционер включается, даже если никого нет дома. Пытаясь уменьшить количество покупаемой энергии, которую мы используем, и убеждаемые промышленностью, изготавливающей утеплители, мы устанавливаем все больше и больше теплоизоляции, чтобы тепло медленнее уходи­ло, когда холодно или медленнее проникало, когда жарко. Легкие каркасные дома не могут хранить много тепла, поэтому, несмотря на то, что после обеда в них очень жарко, к раннему утру, они становятся очень холодными, если только мы непрерыв­но не регулируем отопление. Некоторые люди чувствуют потребность в использова­нии обогревателя и кондиционера в один и тот же день!

Школьное здание с солнечным коллектором, построенное из литого бетона, прекрасно служит с 1961 года в Уэлласи, Англия. Находясь на 53 градусе северной широты Южных Алеутских островов (широта самой северной точки Украины 52 гра­дуса 22 мин), в промышленном смоге окраин Ливерпуля, Уэлласи получает всего лишь 1500 солнечных часов в год. Меньше, чем где бы то ни было на континенталь­ной территории США. Зимнее солнце в середине дня едва выползает из-за окружа­ющих домов, находясь всего на 13 градусов над горизонтом в полдень в декабре. Если принцип солнечного коллектора работает здесь, без сомнения, он может обогревать и охлаждать Ваш дом тоже. В большинстве Североамериканских, Британских, Австралийских и Южноафриканских климатов тяжелому дому понадобится совсем немного покупной энергии для отопления или охлаждения.

ОСНОВЫ ДИЗАЙНА ПАССИВНОГО СОЛНЕчНОГО КОЛЛЕКТОРА За последние тридцать лет о гелиотехнологии было написано больше книг, чем Вы можете представить. Но если бы на каждые пять книг строили хотя бы один функ­циональный солярный дом, это было бы удивительно. И, тем не менее, у каждого архитектора, которого мы знаем, есть полка, забитая такими книгами, в некоторых книжных магазинах есть целые отделы, посвященные гелиоархитектуре, И все они размещены в зданиях, обогреваемых энергией, получаемой из атомных реакций, нефти Персидского залива и угольной разработки в Вайоминге. Можно прочесть бесконечные статистические данные о Британских тепловых единицах и В-величи - не, американском обществе инженеров по отоплению, охлаждению и кондициони­рованию воздуха и американском Институте астронавтики и аэронавтики, кило­ватт-часах и инфильтрации, насосах и коллекторах, электрических вышках и основаниях из гравия. Вы даже можете потратить 189$ на причудливые наборы прозрачных графиков, на которых вы можете прочесть, где именно находится солн­це в любое время на любой широте. При этом Вам совсем необязательно выгля­дывать из окна. При таком количестве детальной информации, почему мы ее не используем? Возможно, отпугивает ее сложность, поэтому большинство людей из­бегают этой темы вообще. Вместо этого мы просто включаем печку.

Будьте проще! Избавьтесь от полки с книгами о гелиоархитектуре. Для большинства из нас они не нужны. Эти принципы настолько просты, что стыдно всё усложнять ненужными деталями. Вы можете выучить всё, что Вам понадобится, минут за десять. Поэтому приготовьтесь узнать, как уменьшить Ваши счета за отопление/охлаждение в два раза без дополнительных затрат на строительство. Вот они - пять основ для солнечных домов.

1. Участок, выходящий на юг.

При выборе участка под строительство, выбирайте такое место, где есть солнце утром и в середине дня в прохладное время года. Следовательно, не выбирайте склоны, смотрящие на север, и избегайте северо-западных, северо-восточных или западных склонов. Ищите участок со склоном, смотрящим на юг, юго-восток, восток или юго-запад, в том порядке, в котором они приведены здесь, хотя в очень жарких климатах может подойти и небольшой северный или северо-восточный склон.

2. Вы должны полностью видеть небо.

Удостоверьтесь, что небо видно почти беспрепятственно. Встаньте лицом к солнечному югу, это значит, лицом в направлении, где солнце достигает выс­шей точки в небе каждый день, около полудня зимой, в 13:00 в летнее время.

Заметьте, что это не совсем одно и то же, что магнитный юг. Это должно быть направление, куда будет смотреть юж­ная стена Вашего дома. Вытяните руки прямо перед собой, под прямым углом друг к другу. Ваши руки буду указывать на юго-восток и юго-запад. Нужно, что­бы между руками было видно 80% неба

Выше дуги пути солнца зимой и ниже линии солнечного пути летом, которая примерно на 45 градусов выше зимней дуги.

Если в данный момент не зима, как Вы можете предсказать линию зимнего солн­ца? В середине зимы в полдень солнце будет строго на юге. Над Арктическим Кру­гом (АК) оно будет на горизонте. На широте вашего участка, соответственно, высо­та солнца над горизонтом будет определяться разностью широт АК и вашего участка. Круг находится на широте 66 градусов, поэтому, если Ваш участок нахо­дится на 40 градусах широты, в полдень в середине зимы солнце находится на 26 градусов выше горизонта. Если Вы находитесь на широте 30 градусов, полуденное солн - гоЛ

Це никогда не опускается ниже 36 гра - " /

Дусов. Или понаблюдайте за путем полной луны летом. Пуна движется по пути, по которому солнце будет следовать ровно 6 месяцев спустя.

Как определить, где будет прохо­дить путь зимнего солнца? В пря­мом угле 90 градусов, между гори­зонтом и линией, мысленно проложенной прямо от головы вверх. Половина составляет, как легко предположить, 45, половина 45 равняется 22.5. Все остальное Вы можете и сами посчитать.

3. Вставляйте окна в южную стену не слишком, высоко.

Большую часть окон нужно вставлять в южную стену дома и некоторые окна в восточную стену. А в северной и в западной стене должно быть как можно меньше окон, и при этом как можно меньшего размера. Расположите самую длинную стену дома с востока на запад. Солнце, которое Вы хотите поймать, будет приходить в основном с юга, юго-востока и иногда с востока. «Но у меня лучший вид открывается на северо-запад». Хорошо, не нужно терять этот вид, посмотрите раздел по проектированию маленьких смотровых окошек в главе 14. Почему нельзя делать большие окна с западной стороны? Потому что за исключением тех случаев, когда лето в Вашей местности очень прохладное (районы высоко в горах или на побережье северо-западных островов), Ваш дом перегреется из-за низкого солнца на западе в то время дня и года, когда на улице и без того очень жарко.

В жарком климате ограничьте количество окон, выходящих на восток, иначе бу­дет перегрев в начале дня. Если в доме больше одного этажа, окна, выходящие на юг, должны быть вставлены в стену по возможности низко, чтобы отапливалась ниж­няя часть дома. Внутри здания тёплый воздух будет подниматься вверх. Перегретый второй этаж охлаждает первый этаж, слишком быстро засасывая теплый воздух.

Создание комфорта с помощью разных видов стены Тромба и уютных местечек.

4. Используйте вес себе на пользу.

Используйте большие массы материала внутри здания, особенно в местах прямого попадания солнечных лучей. Полы на южной стороне, внутренние стены, толстый слой штукатурки внутри и стены Тромба - все должно быть тяжелым, из геологических, а не биологических материалов. Любой пол, куда будет попадать прямое солнце, должен быть сделан из сплошной панели с прямым контактом с землёй. Плита может быть из любого тяжелого геологического материала - земли, камня, кирпича или бетона. Помните, что главное - это масса (вес).

5. Хорошо утепляйте.

Хорошо утепляйте натуральный дом, обогреваемый пассивным солнечным теплом. В климате, где в дневное время температура ниже нуля, нужно использовать соломен­ные тюки или другой натуральный утеплитель для строительства северных и запад­ных стен. Если зимой температура ночью опускается ниже -12 градусов Цельсия,
соломенные тюки потребуются со всех сторон. Или утеплите снаружи саманные стены с помощью глино-соломы, слоя соломы, тонкой обшивкой и целлюлозой или любым другим способом (см. главу 8). Утеплите снаружи как фундамент, так и ров под ним, и не забудьте также очень основательно утеплить крышу. Используйте тепловые шторы или жалюзи на всех окнах.

Отопление и охлаждение Вашего дома

Вот ещё несколько способов, чтобы сделать саманный дом приятным и комфортным. По мере планирования думайте об отоплении. В холодное время года основа Вашего дома будет удерживать тепло дольше всего. В очень жаркое время всё будет наоборот - основание будет нагреваться наиболее медленно. Расположите источники более дорогого несолнечного отопления ближе к середине дома. Часто плинтусные радиаторы делают обратное, подавая тепло внешним стенам и окнам, где большая его часть тотчас же улетучивается. По мере передвижения несолнечное отопление направит вторичное тепло по маршруту от середины дома к периметру здания. Размещайте те части дома, которые должны быть самыми теплыми - ванную, место, где Вы печатаете и выполняете ручную работу, например, шьете - возле несолнечного источника тепла. Спроектируйте пару очень хорошо утепленных, уютных местечек. Отдых или сидячая работа будут комфортными даже при низкой комнатной температуре, если Вы сидите на встроенной обитой лавочке с утепленной спинкой.

Большой, медленно вращающийся потолочный вентилятор предотвратит скопление всего горячего воздуха вверху куполообразного потолка и быстрее охла­дит дом летом.

В климатических зонах с жарким летом организуйте прохладное место по­дальше от окон на нижнем уровне дома, где Вы сможете сидеть и работать или от­дыхать в полуденную жару. Иногда уютное зимнее местечко можно использовать в качестве охладителя летом, например, если у Вас будет широкая лавка из самана, где Вы сможете прилечь, соприкасаясь с прохладой самана большей частью тела.

В холодную погоду высокий дом - это термальный дымоход, всасывающий холодный воздух через микротрещины в оконных рамах, вокруг дверей, плинтусов и электрических розеток. А ценный тёплый воздух потом выходит через трещины вверху дома. Будьте очень скрупулезны в плане герметичности окон в потолке, окон верхних этажей, трещин в потолке и труб, обязательно проверьте, нет ли сквозняков вдоль верха и низа внешних дверей и открывающихся окон на нижнем этаже - любых щелей, через которые может проникать холодный воздух.

При использовании для обогрева в качестве топлива дерева, нефти, газа или угля обеспечьте прямую тягу снаружи для подпитки печи.

Открытый камин всасывает столько холодного воздуха в дом, что если температура на улице опустится ниже -5 градусов, камин не сможет компенсировать потерю тепла. В очень холодных условиях обеспечьте плотную герметизацию каминов и используйте другие источники тепла.

Будьте скупы на окна, если только Вы не живёте в мягком климате

С точки зрения сохранения тепла, окна - это большие расходы, поэтому экономьте на их использовании. Примите во внимание, что даже дорогие окна с двойным ос­теклением, наполненные аргоном, теряют тепло в два раза быстрее, чем саман 60- ти сантиметровой толщины, и, возможно, в 4-6 раз быстрее, чем соломенные тю­ки. Со временем эксплуатационные качества окон еще больше ухудшаются по

Мере разрушения изоляции, утечки аргона и попадания влаги между рамами.

Убедитесь, что каждый квадратный фут стекла в Вашем доме выполняет несколько функций. Правильный общий осмотр плана застекления начинается с рассмотрения того, поможет ли конкретное окно отоплению дома, то есть, находится ли оно низко на южной или юго-восточной стороне. В холодном климате это единственное место, где Вы можете расположить много окон, и то при условии, что есть хороший доступ к солнцу.

Любое окно, не добавляющее солнечного отопления, непрерывно теряет теп­ло тогда, когда Вы хотите его сохранить. И наоборот, когда снаружи слишком жар­ко, даже затенённое окно постоянно нагревает помещение из-за проводимости.

Довольно неуютно чувствуешь себя рядом с большими стеклами. Они холодные, когда холодно или облачно, темно и прохладно ночью. Или слишком яркие, а иногда и чересчур горячие, когда светит солнце. Попробуйте сделать стены Тромба до половины или внутреннюю стену Тромба с перфорацией, чтобы смотреть через нее, а снаружи застеклите. Возможно много вариантов перестановок. И не стройте без легко закрываемых тяжёлых штор или жалюзи. С религиозной убежденностью закрывайте их холодными ночами. А потом не забудьте открыть их все, чтобы солнце проникло в дом.

В суровом климате, слишком жарком или чересчур холодном, возможно, было бы неплохо разбить на термальные зоны те части дома, в которых больше окон. Например, в Виннипеге или Миннеаполисе, пристроенная теплица - это прекрасное место, когда на улице прохладно. Но к 10 часам вечера в декабре Вам, скорее всего, захочется закрыть дверь, чтобы стало теплее. В Тусоне или Бейкерсфилде картинные окна должны быть там, где Вы обычно не сидите, с 10 утра и до захода солнца, с мая по октябрь.

Естественное освещение

Толстые стены позволяют Вам направлять солнечный свет и, таким образом, теп­ло в Ваш дом. И вы можете решить сами, насколько глубоко окна будут посажены в стены (см. главу 14). Направьте оконные проемы на юг/юго-запад, но не запад/се­веро-запад, и юг/юго-восток, а не восток/северо-восток, чтобы солнце больше по­падало в зимнее, а не летнее время.

Если есть несколько окон одно ря­дом с другим, сделайте их так, чтобы по­лучился выпуклый внешний изгиб.

Чувство дополнительного пространства просто потрясающее. В нашем с Линдой коттедже эркер шириной в 2,7 метров все­го лишь на 25 см. выступает из окружаю­щих стен, но в то же время изнутри допол­нительное пространство выглядит обширным и большим. Этот урок приме­ним в тесных городских условиях. Напри­мер, в Амстердаме во многих домах есть не только маленькие эркеры, возле кото­рых можно сидеть, но также и зеркала, прикрепленные снаружи, чтобы было О,1 кв- метр потолочного окна может виднее тротуар и отражалось больше све - обеспечить больше света, чем вертикальное та, таким образом, расширяя видимое окно в 1,5 кваДратных метра-

Философия, истоки и проектирование

Внутреннее пространство.

Окна неэффективны для освещения внутреннего пространства. Зимой в западном Орегоне в большинстве домов искусственное освещение включено на протяжении всего дня, даже если светит солнце. Намного лучшим источником освещения является потолочный свет, и чем севернее, тем лучше, так как зимние дни очень короткие, или в очень облачной местности. Отсутствие доступа к натуральному освещению в наших домах может способствовать возникновению сезонного эмоционального расстройства (СЭР) и депрессии.

Почему делают так мало потолочных окон? Во-первых, потому что потолочные окна, добавленные к существующей крыше, иногда неправильно устанавливают, и поэтому они протекают. Но, если вместо этого Вы установите узкие потолочные ок­на под прямым углом к коньку крыши во время ее строительства, у Вас не возник­нет никаких проблем. На коньке крыши будет собираться меньше воды и намного меньше вероятность того, что узкие потолочные окна будут протекать. Во-вторых, потолочные окна могут показаться непрактичными, когда подвесные потолки нахо­дятся очень низко под крышей, что влечет за собой необходимость в создании глу­бокой световой шахты, соединяющей крышу с комнатой внизу.

Вместо этого дизайн висячих стропил измените так, чтобы с самого начала поместить окна в потолке, скашивая световые шахты в обоих направлениях или создавая частично кафедральные потолки.

Люди обычно думают, что из-за потолочных окон теряется огромное количест­во тепла. Но это не обязательно так. Можно экономично встроить дополнительные слои стекол, чтобы уменьшить потерю тепла, а нижний уровень сделать съёмным, чтобы можно было мыть окна. Тройные стекла с двумя дополнительными съёмны­ми рамами внизу - вещь обычная. Более того, в связи с тем, что через потолочные окна проникает во много раз больше света, чем через вертикальное окно такого же размера, можете сделать маленькое потолочное окно. Чтобы пропорционально уменьшить общую потерю тепла, вложите деньги в изготовленные фабричным способом хорошо утепленные потолочные «супер окна», вместо того, чтобы делать огромные окна, через которые уходит столько тепла.